(57)【要約】【課題】低温の焼き付け塗装時の加熱においても高い強度が得られ、かつ時効硬化後も優れた成形性を有する低温焼付け硬化性および成形性に優れるアルミニウム合金材を提供する。【解決手段】Ｍｇ０．５〜２．５mass％、Ｓｉ０．２５〜１．２mass％、Ａｇ０．１〜１．０mass％を含有し、かつＭｇの含有量がＳｉの含有量の２．０倍以上であり、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金材。またはＭｇ０．５〜２．５mass％、Ｓｉ０．２５〜１．２mass％、Ａｇ０．１〜１．０mass％、Ｍｎ０．０５〜１．０mass％を含有し、かつＭｇの含有量がＳｉの含有量の２．０倍以上であり、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金材。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍｇ０．５〜２．５mass％、Ｓｉ０．２５〜１．２mass％、Ａｇ０．１〜１．０mass％を含有し、かつＭｇの含有量がＳｉの含有量の２．０倍以上であり、残部がＡｌと不可避不純物からなることを特徴とする低温焼付け硬化性および成形性に優れるアルミニウム合金材。
【請求項２】
Ｍｇ０．５〜２．５mass％、Ｓｉ０．２５〜１．２mass％、Ａｇ０．１〜１．０mass％、Ｍｎ０．０５〜１．０mass％を含有し、かつＭｇの含有量がＳｉの含有量の２．０倍以上であり、残部がＡｌと不可避不純物からなることを特徴とする低温焼付け硬化性および成形性に優れるアルミニウム合金材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼き付け処理を必要とする塗装が施され、かつ前記焼き付け処理後に塑性加工を必要とする部品に用いられるアルミニウム（Ａｌ）合金材に関し、更に詳しくは焼き付け温度が比較的低い場合でも高い強度を必要とし、かつ焼き付け硬化後も塑性加工に耐え得る優れた成形性を必要とする自動車、航空機或いは電気機器等の部品に用いられるＡｌ合金材に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車、航空機或いは電気機器等の部品には、強度および耐食性が要求され、さらに製品形状に加工するために良好な成形性が要求される。これらの要求を比較的バランスよく満たすＡｌ合金としては６０００（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ）系合金が一般的である。
【０００３】
Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金の時効硬化挙動は溶体化処理により過飽和固溶体となったＭｇ、Ｓｉ等の主要添加元素が、人工時効処理に相当する塗装の焼付け処理により、ＧＰゾーン或いはβ'と呼ばれるＭｇ2Ｓｉ中間相の析出により硬化する。このため６０００系合金では、ＭｇとＳｉの添加量をＭｇ2Ｓｉ形成に必要な比率（mass％では１．７３：１）とした、いわゆるバランス合金と呼ばれる例えば６０６１合金などが主流となっている。
【０００４】
バランス合金は、十分な強度を得るのに高温（１８０〜２２０℃）での時効処理が必要であり、そのため省エネなどの要求から、低温かつ短時間加熱でも高強度が得られる合金が求められた。それに対し、前記バランス合金よりもＳｉが多い合金（所謂過剰Ｓｉ合金）、或いは６０００系合金に時効促進効果のあるＡｇを添加した合金（特許文献１）などが開発されたが、時効硬化後に十分な成形性が確保できないなどの問題があった。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−３１０１５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、低温の焼き付け塗装時の加熱においても高い強度が得られ、かつ時効硬化後も優れた成形性を有するＡｌ合金材の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載発明は、Ｍｇ０．５〜２．５mass％、Ｓｉ０．２５〜１．２mass％、Ａｇ０．１〜１．０mass％を含有し、かつＭｇの含有量がＳｉの含有量の２．０倍以上であり、残部がＡｌと不可避不純物からなることを特徴とする低温焼付け硬化性および成形性に優れるＡｌ合金材である。
【０００８】
請求項２記載発明は、Ｍｇ０．５〜２．５mass％、Ｓｉ０．２５〜１．２mass％、Ａｇ０．１〜１．０mass％、Ｍｎ０．０５〜１．０mass％を含有し、かつＭｇの含有量がＳｉの含有量の２．０倍以上であり、残部がＡｌと不可避不純物からなることを特徴とする低温焼付け硬化性および成形性に優れるＡｌ合金材である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、従来のＡｌ合金材では十分な硬化が得られない低温かつ短時間の時効処理においても十分な強度がえられ、また前記時効処理後にも塑性加工が可能な十分な延性が確保されたＡｌ合金材であり、工業上顕著な効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明者らは、６０００系Ａｌ合金について検討し、所定組成の６０００系Ａｌ合金材は、通常の溶体化処理および焼入れ処理後に、低温時効処理に相当する塗装焼付処理を行うと顕著な時効硬化を示すこと、時効硬化後も塑性加工に十分に耐え得る延性を示すことを知見し、これら知見を基にさらに検討を進めて、本発明を完成させるに至った。
【００１１】
以下に、本発明のＡｌ合金材の合金組成について説明する。
ＭｇおよびＳｉは析出硬化に寄与する。Ｍｇを０．５〜２．５mass％に規定し、Ｓｉを０．２５〜１．２mass％に規定する理由は、いずれも下限値未満では十分な強度が得られず、上限値を超えると粗大な化合物が生成して成形性や耐食性が低下するためである。
【００１２】
本発明において、前記Ｍｇの含有量をＳｉの含有量の２．０倍以上に規定する理由は、２．０倍未満（所謂バランス合金）の場合も、過剰Ｓｉ合金の場合も、時効硬化後において粒界破壊に起因する延性の低下が著しいためである。
【００１３】
Ａｇは、時効硬化を促進する元素として知られている。この促進効果は、本発明のＭｇとＳｉの比率を規定した合金においても有効である。
従来のバランス合金或いは過剰Ｓｉ合金では、Ａｇは材料の性能を大きく変動させるうえ、成形性を著しく低下させるという悪影響を及ぼす。
【００１４】
本発明において、Ａｇの添加量を０．１〜１．０mass％に規定する理由は、０．１mass％未満ではその効果が十分に得られず、１．０mass％を超えると成形性が低下するうえ、経済的に不利なためである。Ａｇの含有量は、時効処理に相当する塗装焼付け条件、部品に要求される強度および成形性のレベルなどに応じて適宜調整するが、その時効硬化促進効果および原料コストを考慮すると０．２〜０．５mass％が特に望ましい。
【００１５】
Ｍｎは、請求項１記載のＡｌ合金材の延性をさらに向上させる有効な添加元素である。一般にＡｌ合金の結晶粒径の微細化に有効とされるＣｒ、Ｚｒ、Ｈｆも、同様に延性向上が認められることから、Ｍｎについても結晶粒径の影響を強く受けているものと思われる。
【００１６】
Ｍｎの含有量を０．０５〜１．０mass％に規定する理由は、０．０５mass％未満では前記の延性向上効果が十分に得られず、１．０mass％を超えると他の元素と同様に粗大な化合物を生成して成形性や耐食性が低下するためである。
【００１７】
本発明のＡｌ合金材は、時効硬化に寄与するＭｇ、Ｓｉ或いはＡｇを十分溶体化させる通常の溶体化処理、および過飽和固溶体状態が得られる通常の焼入れ処理を施して用いられる。
【００１８】
本発明のＡｌ合金材は、鋳造、均質化処理、熱間圧延、冷間圧延（必要により中間で熱処理を施す）をこの順に施す方法、或いは鋳塊などの素材を熱間押出する方法などにより製造することができる。
以下に本発明を実施例により具体的に説明する。
【実施例１】
【００１９】
表１に示す本発明規定組成のＡｌ合金（Ｎｏ．１〜４）を通常の金型鋳造法により鋳造し、得られた鋳塊に常法により均質化処理、熱間圧延、冷間圧延をこの順に施して、厚さ１．０ｍｍの供試材（板材）を作製した。
次いで前記供試材に、５７５℃で６０分間の溶体化処理、氷水中焼入れ、時効処理をこの順に施した。前記時効処理は１５０℃で行い、強度がピーク値に達するまで施した。
前記時効処理後の供試材について機械的性質を調べた。
【実施例２】
【００２０】
表１に示す本発明規定組成のＡｌ合金（Ｎｏ．５〜８）を通常の金型鋳造法により鋳造した他は、実施例１と同じ方法により供試材（板材）を作製し、実施例１と同じ方法により機械的性質を調べた。
【００２１】
比較例１として、本発明規定外組成のＡｌ合金（Ｎｏ．９〜１１）を用いた他は、実施例１と同じ方法により時効処理後の供試材を作製し、実施例１と同じ方法により機械的性質を調べた。
【００２２】
実施例１、２および比較例１の調査結果（時効処理における機械的性質のピーク値）を表２に示した。表２には時効処理時間（強度がピーク値に達するまでの時間）を併記した。
【００２３】
【表１】
2005336587.tif 000002
【００２４】
【表２】
2005336587.tif 000003
【００２５】
表２から明らかなように、本発明例の実施例１、２（Ｎｏ．１〜８）では、塗装焼付け温度に相当する低い（１５０℃）時効処理温度においても実用的時間内で十分な強度および延性が得られた。特に、Ｍｎを含有する合金（Ｎｏ．５〜８）は強度および延性が極めて高かった。この実施例１、２から、本発明のＡｌ合金材は低温焼付け塗装時の加熱により高強度、高成形性が得られることが判る。
【００２６】
一方、比較例１のＮｏ．９はＡｇおよびＭｎを含有しないため、Ｎｏ．１０はＡｇおよびＭｎを含有しないうえ、ＭｇとＳｉの含有量比が本発明の規定値を下回ったため、いずれも所望の強度を得るのに時効処理時間が長く掛かり実用性に欠けた。また延性（伸び）も劣った。Ｎｏ．１１はＳｉ過剰合金のため延性（伸び）が著しく劣った。
延性（伸び）の低下は時効硬化により粒界が破壊したことによる。
【００２７】
実施例１、２の合金組成（特にＭｇ、Ｓｉの含有量）は比較的高強度が要求される部材に適したものであるが、本発明は他の合金組成においても同様の効果が得られるものである。